에너지, 꼼짝마!

이번 여름방학에 서울에 있는 한국 원자력 문화재단에서 운영하는 에너지 체험관과 대전 대덕 연구단지 내에 있는 한국 원자력 연구원, 한전 원자력 연료, 국가 핵융합 연구소에 다녀왔다.

에너지 체험관에서는 직접 몸을 움직여 에너지에와 관련된 체험을 하는 동안 에너지의 종류와 발전 시설에 대해서 많은 것을 배울 수 있었다. 에너지 교실에서는 태양열 전지 자동차를 만들어보는 시간을 가졌는데 생각보다 어려웠지만 전등 밑을 쏜살같이 달려가는 자동차를 보니 뿌듯했다.

그리고 체험관에 비치된 13장의 에너지 카드를 모으면 한 권의 훌륭한 에너지 교재가 되어 집에 와서 되짚어 보는 데 많은 도움이 되었다.

에너지 체험관에서 접할 수 있는 에너지들과 그것들의 장단점을 비교해보면 물의 위치 에너지를 이용한 수력발전은 전기를 생산하는 것 이외에도 농업용수 공급, 홍수조절, 정수장 등 다목적으로 개발할 수 있다. 특히 우리나라는 소수력발전에 적합한 지형이 많이 있어서 대체에너지로 주목받고 있는 분야라고 한다. 우리나라는 총 41개의 지역에 수력, 소수력, 양수 발전소가 운영되고 있고, 전체 전기 생산량의 8%를 담당하고 있다.

화력발전에 이용되는 석탄, 석유, 천연가스와 같은 화석연료는 오랫동안 우리 생할에 쓰여왔고 세계에서 가장 많이 사용하고 있는 에너지원이지만 화석연료가 탈 때 지구온난화의 주범이라 할 수 있는 이산화탄소를 많이 발생시키는 문제점이 있고, 지구에 남아있는 매장량에 한계가 있기 때문에 대체할 에너지원을 각 나라마다 개발중에 있다.

자연의 바람이 갖고 있는 운동에너지를 이용하는 풍력발전은 오염물질을 배출하지 않는 청정한 에너지이고 설치비가 저렴한 장점이 있다. 그러나 풍력발전기는 굉장히 커서 시각장애를 줄 수 있고 소음공해를 일으키거나 철새들에게 피해를 입힐 우려가 있다고 한다.

태양에너지는 이용방식에 따라 조력, 화력, 온도차 발전 등으로 이용한다. 조석을 동력원으로 하는 조력발전은 우리나라의 서해안이 훌륭한 입지 조건을 갖추고 있으며, 파도의 운동에너지를 이용하는 파력발전은 우리나라의 동해안이 연중 파도 발생 빈도가 비교적 높아 파력발전의 가능성이 크다고 한다. 이들 해양에너지는 고갈될 염려가 없고 풍부해서 미래의 중요한 에너지원의 하나로 기술 개발을 활발히 추진하고 있다.

땅 속의 뜨거운 물(온천)과 암석(마그마)을 포함한 땅이 가지고 있는 에너지를 이용하는 지열발전은 운전기술이 비교적 간단하고 가동률이 높다는 장점이 있지만 환경과의 조화, 지진에너지와의 관련때문에 전 세계적으로 이용가능한 지열에너지의 양이 많지 않고 우리나라에는 적격지가 드물다. 그 밖에 지열은 난방, 관광, 농업 및 양식 등에 이용하고 있다.

태양의 빛에너지를 직접 전기에너지로 변환시키는 태양광발전은 태양을 이용하기 때문에 청정한 에너지를 무제한으로 쓸 수 있고 관리가 쉬운 장점이 있고, 수명이 길며 무인화 작업이 가능하다. 하지만 에너지 밀도가 낮아서 넓은 면적을 필요로 하기 때문에 설치할 장소가 한정적이고 시스템 비용이 너무 많이 든다는 단점이 있다.

원자력발전은 중성자가 원자핵과 부딪히면 원자핵이 둘로 쪼개지는 핵분열이 연쇄적으로 일어나는 과정에서 생기는 막대한 에너지를 이용해 전기를 만드는 방법이다. 연료로는 우라늄이라는 광물질을 이용하는데 우라늄 1그램은 석탄 3톤, 석유 9드럼에 맞먹는 막대한 에너지를 발생한다. 적은 양의 연료로 많은 에너지를 내기 때문에 우리나라 전체 에너지 생산량의 40%를 담당하고 있다.

원자력발전은 방사능 유출에 대한 문제점이 있는데 이것을 막기 위해 방사성 물질에서 나오는 방사선을 완벽하게 가둘 수 있도록 5중 방호벽으로 이루어져 있고, 충분한 여유도를 갖고 내진 설계를 하여 리히터 규모 6.5(진도 8)의 지진에도 안전하다. 그리고 원전 주변 30 km이내 지역은 여러 대의 환경방사선 감시기가 설치되어 24시간 감시하며, 민간 환경감시 기구도 원전 주변 지역의 환경을 감시하고 있어 방사선 물질이 밖으로 새어나가지 못하도록 안전하게 관리하고 있다는 것을 알게 되었다.

원자력에 대해서 좀 더 자세하게 알게 된 건 한국 원자력 연구원과 한전 원자력 연료를 견학하고 나서였다.

원자력은 전기 생산뿐만 아니라 암 치료, 질병진단, 의료용품 멸균 등 의학 분야와, 농작물 품종개량, 해충 구제 등 농업 분야, 비파괴 검사, 고무 및 플라스틱 가공 등 공업 분야, 연대 측정, 유전자 공학 등 응용 분야 등에 널리 사용되고 있다는 것도 알게 되었다. 또 하이브리드 차를 만들 때 사용하는 반도체에도 이용하고 있고, 100% 수입에 의존하는 석유와는 달리 핵연료를 국산화하여 이제는 미국, 캐나다, 브라질 등에 핵연료 부품을 수출하고 있다는 것도 알게 되었다.

또, 스마트 원자로에 대해서도 배웠는데 스마트 원자로 한 개가 4만 톤의 바닷물을 담수로 바꾸어 10만 명이 사용할 전기와 물을 동시에 생산하여 공급할 수 있는 장점 때문에 대단위 공업지역이나 도서지역의 에너지와 물 부족 문제를 동시에 해결할 수 있다고 하셨다.

(스마트 원자로의 겉모습) (스마트 원자로의 내부모습)

핵폭탄과 원자로의 차이점에 대해서도 배웠는데 두 가지 종류의 우라늄이 있는데 그 중 우라늄235의 농축 정도에 따라 무서운 핵폭탄이 될 수도, 우리 생활에 유용한 원자로가 될 수도 있다는 것을 알았다.

국가핵융합연구소에서는 에너지란 ‘일을 할 수 있는 능력’ 으로써 모든 생물의 생명을 유지시켜주는 원천인 동시에 ‘인간 삶의 원동력’이다. 에너지의 종류로는 운동, 위치, 열, 중력, 전기, 자기, 태양, 핵융합, 화학, 생체 에너지 등이 있다는 것을 배웠다. 그리고 핵융합이란 태양내부와 같은 극한 환경(초고온, 플라즈마:고체, 액체, 기체와는 또다른 물질을 상태)에서 두 개의 원자핵이 합쳐지면서 막대한 에너지를 지속적으로 발생시키는 현상을 말한다.

세계 일곱 개국이 약 10조원의 예산이 드는 ITER(국제 핵융합 실험로)를 개발 중인데 2015~2017년 완공 예정이며 우라나라도 그 중 한 나라라고 한다. 핵융합 에너지의 특징은 환경 오염이 없는 무연 연료이고 안전하고 깨끗하지만 현재 기술로는 원료인 리튬 추출이 매우 어려워 우리나라는 핵융합 가능 년도를 2040년을 목표로 열심히 연구 중이라고 하셨다.

여러 곳을 돌아본 후 못 들어본 용어도 많고 내용도 어려웠지만 평소에 접할 수 없는 곳에 가 보고 새롭게 배울 수 있는 부분이 많아서 오래도록 기억에 남을 경험이었다.

우리가 고마운 에너지를 편하게 잘 사용할 수 있는 이유는 여러 사람들의 숨은 노력 때문이라는 것을 느꼈다. 보다 안전하고 편리한 에너지 개발을 위해서 지금도 많은 분들이 땀 흘리고 계시다는 것과 새로운 에너지 개발에 시간이 매우 오래 걸린다는 것을 알게 되었다.

그리고 어렵게 만들어진 에너지를 아끼고 절약하는 습관을 들여야겠다는 생각이 들었고, 생활 속에서 쉽게 실천할 수 있는 에너지 절약 방법은 여러 가지가 있지만 실천만큼 중요한 건 없다는 것을 깨달았다.

이한비 독자 (대전금동초등학교 / 6학년)